DE102010056580B4 - Arrangement for the evaporation of liquid natural gas - Google Patents
Arrangement for the evaporation of liquid natural gas Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010056580B4 DE102010056580B4 DE201010056580 DE102010056580A DE102010056580B4 DE 102010056580 B4 DE102010056580 B4 DE 102010056580B4 DE 201010056580 DE201010056580 DE 201010056580 DE 102010056580 A DE102010056580 A DE 102010056580A DE 102010056580 B4 DE102010056580 B4 DE 102010056580B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat
- working fluid
- lng
- natural gas
- power plant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
- F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
- F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
- F17C9/04—Recovery of thermal energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/03—Mixtures
- F17C2221/032—Hydrocarbons
- F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2225/0107—Single phase
- F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
- F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2225/035—High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
- F17C2227/0306—Heat exchange with the fluid by heating using the same fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
- F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
- F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
- F17C2227/0311—Air heating
- F17C2227/0313—Air heating by forced circulation, e.g. using a fan
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
- F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
- F17C2227/0323—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid in a closed loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
- F17C2227/0327—Heat exchange with the fluid by heating with recovery of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
- F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
- F17C2227/0393—Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
- F17C2260/03—Dealing with losses
- F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
- F17C2260/032—Avoiding freezing or defrosting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
- F17C2265/05—Regasification
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
- F17C2265/07—Generating electrical power as side effect
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
- F17C2270/0136—Terminals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile bekannter Technologien zur Wiederverdampfung von LNG durch ein eine neue Anordnung zu beseitigen und nutzbare hochwertige Elektro-Energie auszukoppeln, so dass sich eine positive Energie- und Betriebskostenbilanz ergibt. Dazu wird in einer Kette zur Erwärmung und Verdampfung des LNG ein rechtsläufiger Kraftwerksprozess mit einem darin zirkulierenden Arbeitsfluid zwischen Umgebungstemperatur und der Temperatur des flüssigen und zu verdampfenden Erdgases angeordnet, wobei das obere Temperaturniveau des Kraftwerksprozesses durch die Atmosphäre definiert ist.The aim of the invention is to overcome the disadvantages of known technologies for re-evaporation of LNG by a new arrangement and to decouple usable high-quality electrical energy, so that a positive energy and operating cost balance results. For this purpose, a clockwise power plant process is arranged in a chain for heating and evaporation of the LNG with a circulating working fluid between ambient temperature and the temperature of the liquid and to be evaporated natural gas, wherein the upper temperature level of the power plant process is defined by the atmosphere.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit Wärmeübertragern zur Verdampfung großer Massenströme verflüssigten Erdgases, das auch als LNG (Liquified Natural Gas) bezeichnet wird, und zum Zwecke des Transportes und der Zwischenlagerung verflüssigt wurde und bei Atmosphärendruck je nach Methananteil in flüssigem Zustand eine Temperatur von ca. –161°C aufweist.The invention relates to an arrangement with heat exchangers for the evaporation of large mass flows of liquefied natural gas, which is also referred to as LNG (liquefied natural gas), and was liquefied for the purpose of transport and intermediate storage and at atmospheric pressure, depending on the proportion of methane in the liquid state, a temperature of about -161 ° C has.
Das Erdgas wird nach der Verdampfung in Wärmeübertragern, die zumindest einen Teil der Vorrichtung darstellen, als überhitzter Dampf in eine Pipeline mit Netzdruck eingespeist.The natural gas, after evaporation in heat exchangers which constitute at least part of the apparatus, is fed as superheated steam into a network pressure pipeline.
Dabei sind die beiden Seiten der Wandung zumindest eines Wärmeübertragers, als Wärmeübertrager-Wandungen bezeichnet, auf der einen Seite mit dem zu verdampfenden kalten flüssigen Erdgas, dem LNG, in Kontakt, die deshalb als LNG-Seite bezeichnet werden soll, und auf der anderen Seite mit dem Heizfluid in Kontakt, die deshalb als Heizfluidseite bezeichnet werden soll.The two sides of the wall of at least one heat exchanger, referred to as heat exchanger walls, on the one hand with the to be evaporated cold liquid natural gas, the LNG, in contact, which should therefore be referred to as LNG side, and on the other side with the heating fluid in contact, which should therefore be referred to as Heizfluidseite.
Das flüssige Erdgas (LNG) wird mittels Pumpen auf hohen Druck gebracht und danach durch Zufuhr von Wärme verdampft.The liquid natural gas (LNG) is brought to high pressure by means of pumps and then evaporated by the supply of heat.
Bekannt sind Anordnungen, bei denen ein Teil des flüssigen Erdgases (LNG) entnommen wird und dieser Teil in einem Gasboiler verbrannt wird, so dass ein Heizfluid aus Verbrennungsgasen vorhanden ist, dessen frei werdende Verbrennungswärme als Verdampfungs- und Überhitzungswärme genutzt wird, um das verbleibende mittels Pumpen auf hohem Druck gebrachte flüssige Erdgas zu verdampfen und zu überhitzen, um es danach mit hohem Druck in die Pipeline einzuspeisen.Are known arrangements in which a portion of the liquid natural gas (LNG) is removed and this part is burned in a gas boiler, so that a heating fluid from combustion gases is present, the heat of combustion released is used as evaporation and superheat, to the remaining means Pumping high pressure liquid natural gas to overpress and overheat pumps and then inject it into the pipeline at high pressure.
In einer modifizierten Ausführung dieser bekannten Anordnung ist ein zirkulierendes Zwischenwärmeträgerfluid vorhanden, das die Wärme von Wärmeübertragerflächen des Gasboilers zur Heizfluidseite transportiert.In a modified embodiment of this known arrangement there is a circulating intermediate heat transfer fluid which transports the heat from heat transfer surfaces of the gas boiler to the heating fluid side.
Nachteilig sind in beiden Ausführungen die CO2-Belastung der Umwelt durch Abgase und der kommerzielle Verlust von LNG, was den Ertrag des Erdgasgeschäftes schmälert.The disadvantages in both versions are the CO2 pollution of the environment due to exhaust gases and the commercial loss of LNG, which reduces the yield of the natural gas business.
In anderen bekannten Anordnungen wird Umgebungswärme zur Verdampfung benutzt.In other known arrangements, ambient heat is used for evaporation.
Dabei benutzt eine Ausgestaltung einer solchen bekannten Vorrichtung die Wärme aus Oberflächenwasser, die diesem entzogen wird. Das Wasser wird direkt zur Heizfluidseite geführt, oder deren Wärme wird mittels eines zirkulierenden Zwischenwärmeträgerfluids zur Heizfluidseite gebracht. Dem Wasser wird die benötigte Verdampfungs- und Überhitzungswärme entzogen, wodurch es sich stark abkühlt.In this case, uses an embodiment of such a known device, the heat from surface water, which is withdrawn. The water is led directly to the Heizfluidseite, or their heat is brought by means of a circulating Zwischenwärmeträgerfluids to Heizfluidseite. The water is deprived of the necessary evaporation and superheat, which cools it down considerably.
Das unter hohem Druck stehende flüssige Erdgas verdampft dabei und wird überhitzt.The high pressure liquid natural gas evaporates and is overheated.
Nachteilig ist der Einfluss der extremen Wasserabkühlung auf die Umgebung des Standortes eines solchen Verdampfungsapparates, da auch Eisformationen in der Umgebung der Wärmeentnahme und es Wärmeaustausches nicht auszuschließen sind.The disadvantage of the extreme water cooling on the environment of the location of such an evaporation apparatus, as well as ice formations in the vicinity of the heat extraction and heat exchange can not be excluded.
Als Folge werden ökologische Lebensräume verändert oder gar zerstört.As a result, ecological habitats are changed or even destroyed.
Weiterhin nachteilig ist, dass der Standort des Verdampfungsapparates im Allgemeinen in Hafennähe angesiedelt ist und sowohl Wasserentnahme als auch -rückgabe hafenfern durchgeführt werden müssen, was zusätzliche Betriebs- und Kapitalkosten verursacht.Furthermore, it is disadvantageous that the location of the evaporation apparatus is generally located near the harbor and both water extraction and return have to be carried out remotely, which causes additional operating and capital costs.
Gemäß Patent
Als Wärmequelle für die LNG-Verdampfung wird Seewasser benutzt, dem Wärme entzogen wird, wodurch es sich abkühlt. Als Wärmeträger zwischen Seewasser und LNG wird Propan verwendet, welches die Wärme vom Seewasser zum LNG in einem eigenen abgeschlossenen Kreislauf transportiert. Propan ändert dabei seinen Aggregatzustand von gasförmig infolge Wärmezufuhr im Verdampfer in flüssig infolge Wärmeabfuhr im Kondensator. Zusätzlich wird Wasserdampf für eine weitergehende Erwärmung des Erdgases benutzt, um es bedarfsgerecht zu überhitzen.The heat source used for LNG evaporation is seawater, which is deprived of heat, causing it to cool. The heat transfer medium between seawater and LNG uses propane, which transports the heat from seawater to LNG in its own closed circuit. Propane changes its state of matter from gaseous due to heat in the evaporator in liquid due to heat dissipation in the condenser. Additionally, water vapor is used to further heat the natural gas to overheat it as needed.
Die Benutzung des Patentes ist nachteilig nur auf seegehenden Schiffen anwendbar, wo Wassermengen unbegrenzt vorhanden sind. Außerdem wird nachteilig zusätzliche Wärme aus Dampf eingesetzt, der durch Verbrennung fossiler Rohstoffe bereitgestellt wird oder als Abwärme auf einem Schiff vorhanden ist. Nachteilig ist zudem die Verwendung von seewasserbeständigen Werkstoffen für die Verdampfer.The use of the patent is disadvantageously applicable only to seagoing vessels where quantities of water are unlimited. In addition, adversely, additional heat from steam is used, which is provided by burning fossil fuels or is present as waste heat on a ship. Another disadvantage is the use of seawater resistant materials for the evaporator.
Eine andere bekannte Ausgestaltung benutzt Wärme aus der Umgebungsluft. Die Luft wird direkt zur Heizfluidseite geführt, oder deren Wärme wird mittels eines zirkulierenden Zwischenwärmeträgerfluids zur Heizfluidseite gebracht. Der Umgebungsluft wird die benötigte Verdampfungs- und Überhitzungswärme entzogen, wodurch sie sich stark abkühlt. In einer modifizierten Ausgestaltung dieser bekannten Ausführung ist für Standorte, an denen die Umgebungstemperatur jahreszeitlich bedingt nicht hoch genug ist, um die gewünschte Überhitzungstemperatur zu realisieren, ein Gasboiler als Nacherhitzer zusätzlich angeordnet, um das Erdgas auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Die Nachteile sind dabei denen der erstgenannten bekannten technischen Ausführung ähnlich, da Erdgas verbrannt werden muss, um die gewünschte Gastemperatur zu erreichen.Another known design uses heat from the ambient air. The air is led directly to the Heizfluidseite, or their heat is brought by means of a circulating Zwischenwärmeträgerfluids to Heizfluidseite. The ambient air is deprived of the necessary evaporation and superheat, causing it to cool strongly. In a modified embodiment of this As is known, for locations where the ambient temperature is not high enough for seasonal reasons to achieve the desired overheating temperature, a gas boiler as a reheater is additionally arranged to bring the natural gas to the desired temperature. The disadvantages are similar to those of the former known technical design, since natural gas must be burned in order to achieve the desired gas temperature.
Außerdem ist die spezifische Wärme der Luft klein, wodurch große Luftvolumen durch die Wärmeübertrager gefördert werden müssen, so dass relativ große Antriebsleistungen für Ventilatoren erforderlich werden.In addition, the specific heat of the air is small, whereby large volumes of air must be conveyed through the heat exchanger, so that relatively large drive power for fans are required.
Da diese Wärmeübertrager durch die Ausscheidung der Luftfeuchtigkeit an den kalten Wärmeübertragerflächen auf der Heizfluidseite vereisen, wird der Wärmedurchgang eingeschränkt. Wärmeübertrager müssen daher von Zeit zu Zeit außer Betreib genommen und durch bekannte Methoden abgetaut werden.Since these heat exchangers freeze due to the precipitation of the humidity at the cold heat exchanger surfaces on the Heizfluidseite, the heat transfer is limited. Heat exchangers must therefore be taken out of service from time to time and defrosted by known methods.
Für kontinuierliche Betriebsweise mit Abtauvorgang ohne Prozessunterbrechungen sind parallel geschaltete Wärmeübertrager nötig, die wechselweise zum Abtauen und zum Verdampfen betrieben werden, wodurch zusätzlicher technischer Aufwand entsteht.For continuous operation with defrost without process interruptions parallel heat exchangers are needed, which are operated alternately to defrost and evaporate, creating additional technical effort.
Die Energiebilanz der bekannten Ausführungen ist negativ, da Antriebsenergie zum Betrieb der beschriebenen Einrichtungen erforderlich ist und zusätzlich Erdgas verbrannt werden muss.The energy balance of the known designs is negative, since drive energy is required to operate the devices described and in addition natural gas must be burned.
Der Energieverbrauch für den Betrieb der Pumpen und Gebläse treibt die Betriebskosten in die Höhe. Der Eigenverbrauch an Gas reduziert die Ausbeute.The energy consumption for operating the pumps and fans increases the operating costs. The self-consumption of gas reduces the yield.
Im Patent
Die dazu erforderliche Wärmemenge wird Prozessen entzogen, die dadurch gekühlt werden. Alternativ wird Wärme aus Klimaanlagen eingekoppelt. Zusätzlich wird Wärme aus Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt, um Erdgases in einer letzten Stufe zu überhitzen. Als Wärmeträgerfluid werden Ethan für tiefe Temperaturen und Propan für höhere Temperaturen in zwei separaten geschlossenen Kreisläufen verwendet, die dabei ihren Aggregatzustand von gasförmig infolge Wärmezufuhr im Verdampfer in flüssig infolge Wärmeabfuhr im Kondensator ändern. Speisepumpen in den beiden Kreisläufen schaffen eine Druckdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator, die eine Temperaturspreizung zwischen Verdampfungs- und Kondensatortemperatur verursachen. Das ermöglicht den Betrieb von Entspannungsturbinen in den beiden geschlossenen Kreisläufen und damit die Auskopplung mechanischer Energie aus dem Prozess der LNG-Verdampfung.The amount of heat required for this process is withdrawn, which are cooled by it. Alternatively, heat from air conditioning systems is injected. In addition, heat from ambient air is used as a heat source to overheat natural gas in a final stage. As a heat transfer fluid ethane are used for low temperatures and propane for higher temperatures in two separate closed circuits, thereby changing their state of matter of gaseous due to heat in the evaporator in liquid due to heat dissipation in the condenser. Feed pumps in the two circuits create a pressure difference between evaporator and condenser causing a temperature spread between evaporator and condenser temperatures. This allows the operation of expansion turbines in the two closed circuits and thus the extraction of mechanical energy from the process of LNG evaporation.
Nachteilig ist, dass der Betrieb einer solchen Anlage standortgebunden ist, da Wärme aus anderen Prozessen erforderlich ist. Außerdem ist die maximale Erwärmung des Erdgases von der Umgebungstemperatur abhängig, so dass bei tiefen Umgebungstemperaturen eine weitere Erwärmung auf ein gefordertes Temperaturniveau erforderlich wird.The disadvantage is that the operation of such a system is location-based, since heat from other processes is required. In addition, the maximum heating of the natural gas is dependent on the ambient temperature, so that at low ambient temperatures further heating to a required temperature level is required.
Das Patent
In einen Mischungs-Wärmeübertrager wird dieser Erdgasdampf mit LNG, das über eine Vielzahl von Düsen eingespritzt wird, gemischt, so dass ein intensiver Wärmeaustausch zwischen Erdgasdampf und versprühtem LNG stattfindet und LNG vollständig zu Erdgas verdampft. Um die Temperatur dieses Gemisches anzuheben, wird das kalte Erdgas in einem Verdichter auf höheren Druck verdichtet, wodurch die Temperatur steigt.In a mixture heat exchanger, this natural gas vapor is mixed with LNG injected through a plurality of nozzles so that an intense heat exchange between natural gas vapor and sprayed LNG takes place and LNG completely evaporates to natural gas. To raise the temperature of this mixture, the cold natural gas is compressed in a compressor to higher pressure, whereby the temperature rises.
Zwei andere Patente mit den Nummern
Aus thermodynamischer Sicht ist es nur dann sinnvoll, mechanische Arbeit einzusetzen, um daraus bloße Wärme zur Heizung von Erdgas zu generieren – wie in den Patenten
Andernfalls muss zusätzlich Wärme generiert werden, die Rohstoffe erfordert, Betriebskosten verursacht und die Umwelt belastet.Otherwise, additional heat must be generated, which requires raw materials, causes operating costs and pollutes the environment.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile durch eine neue Anordnung zu beseitigen und nutzbare hochwertige Elektro-Energie auszukoppeln, so dass sich eine positive Energie- und Betriebskostenbilanz ergibt. The invention has the object to eliminate these disadvantages by a new arrangement and to decouple usable high-quality electrical energy, so that there is a positive energy and operating cost balance.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruch 1.The object is solved with the features of
Vorteilhafte Ausführungen dazu sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.Advantageous embodiments are given in the
Gemäß der Erfindung werden Verdampfung und Überhitzung des LNG in mindestens drei Teilschritten realisiert, die jede für sich unterschiedliche Technologien verwenden.According to the invention, evaporation and overheating of the LNG are realized in at least three substeps, each using different technologies of their own.
Die drei Teilsysteme der Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung sind auf der LNG-Seite kommunizierend verbunden und werden vom LNG nacheinander durchströmt.The three subsystems of the device according to the features of the invention are communicatively connected on the LNG side and are flowed through by the LNG in succession.
Die Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung nutzt im ersten Teilschritt die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und extrem tiefer Temperatur des flüssigen Erdgases zur Erzeugung von mechanischer Energie mit Hilfe eines Kraftwerksprozesses. Die mechanische Energie kann vorteilhaft zur Stromerzeugung genutzt werden, und damit ins Netz eingespeist werden. Das niedrige Temperaturniveau des flüssigen Erdgases LNG ist dabei die Wärmesenke gegenüber der Umgebungstemperatur.The device according to the features of the invention uses in the first partial step, the temperature difference between ambient temperature and extremely low temperature of the liquid natural gas for generating mechanical energy by means of a power plant process. The mechanical energy can advantageously be used to generate electricity, and thus fed into the grid. The low temperature level of the liquid natural gas LNG is the heat sink compared to the ambient temperature.
Das erste Teilsystem ist durch Komponenten gekennzeichnet, die einen rechtsläufigen Kraftprozess bilden, mit einem in Bezug auf die Temperatur oberen Wärmeübertrager, der durch die Wärme aus der Umgebung beaufschlagt wird, wodurch das Arbeitsfluid auf nahezu Umgebungstemperatur gebracht wird und sich damit dessen Volumen vergrößert, eine Expansionseinrichtung zur Auskopplung der mechanischen Energie, zum Beispiel mittels einer Turbine, in der das Arbeitsfluid vom Druck im oberen Wärmeübertrager auf einen tieferen Druck entspannt wird, und das entspannte Arbeitsfluid in einem in Bezug auf die Temperatur unteren Wärmeübertrager durch das kalte flüssige Erdgas gekühlt wird, und Mittel zur Druckerhöhung vorhanden sind, mit denen das Arbeitsfluid vom Druck im unteren Wärmeübertrager auf den Druck im oberen Wärmeübertrager, der in etwa dem Zulaufdruck der Turbine entspricht, gebracht wird.The first subsystem is characterized by components that form a clockwise force process, with a temperature upper heat exchanger, which is acted upon by the heat from the environment, whereby the working fluid is brought to near ambient temperature and thus increases its volume, a An expansion device for decoupling the mechanical energy, for example by means of a turbine, in which the working fluid is expanded from the pressure in the upper heat exchanger to a lower pressure, and the expanded working fluid is cooled in a temperature-lower heat exchanger by the cold liquid natural gas, and means are provided for increasing the pressure with which the working fluid from the pressure in the lower heat exchanger to the pressure in the upper heat exchanger, which corresponds approximately to the inlet pressure of the turbine, is brought.
Als Arbeitsfluide können Stoffe mit und ohne Zustandsänderung beim Durchlaufen der Kreisprozesskomponenten sein.As working fluids can be substances with and without change of state when passing through the cycle components.
Ein Kreisprozess, in dem das Arbeitsfluid beim Durchlaufen der Kreisprozesskomponenten von Dampf zu Flüssigkeit und wieder zu Dampf wechselt, ist als Clausius-Rankine Prozes bekannt.A cycle in which the working fluid passes from steam to liquid and back to steam as it passes through the cycle components is known as Clausius-Rankine Prozes.
Ein anderer Kreisprozess ohne Wechsel des Aggregatzustandes beim Durchlaufen der Kreisprozesskomponenten ist der Brayton-Prozess.Another cycle process without changing the state of matter when passing through the cycle components is the Brayton process.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese beiden Prozesse beschränkt.However, the invention is not limited to these two processes.
Mit Rücksicht auf maximale Energieausbeute ist der Kreisprozess mit Zustandsänderung vorteilhaft.With regard to maximum energy yield, the cyclic process with state change is advantageous.
Das erste Teilsystem hat daher einen Verdampfer, der durch die Wärme aus der Umgebung beaufschlagt wird, wodurch das Arbeitsfluid verdampft wird, eine Turbine, in der das Arbeitsfluid vom Verdampferdruck auf den tieferen Kondensatordruck entspannt wird, wozu Einrichtungen zur Abkühlung mit Kondensation des entspannten Arbeitsfluids vorhanden sind, durch die das kalte flüssige Erdgas strömt, so dass der Dampf infolge Kondensation vollständig in Flüssigkeit umgewandelt wird, und eine Speisepumpe, mit der das Arbeitsfluid auf Verdampfungsdruck gebracht wird.The first subsystem therefore has an evaporator, which is acted upon by the heat from the environment, whereby the working fluid is evaporated, a turbine in which the working fluid from the evaporator pressure to the lower condenser pressure is released, including means for cooling with condensation of the expanded working fluid are through which the cold liquid natural gas flows, so that the steam is completely converted into liquid due to condensation, and a feed pump, with which the working fluid is brought to evaporating pressure.
Der Verdampfer wird mit Umgebungsluft beheizt. Der Kondensator wird mit flüssigem Erdgas gekühlt, das sich dabei selbst erwärmt. Der Temperaturanstieg ergibt sich aus der Wärmebilanz zwischen zur Verfügung stehender Enthitzungs- und Kondensationswärme des Kreisprozess und der erforderlichen Wärme zur Aufheizung des LNG.The evaporator is heated with ambient air. The condenser is cooled with liquid natural gas, which itself heats up. The rise in temperature results from the heat balance between the available heat of desiccation and condensation of the cycle and the heat required to heat the LNG.
Als Resultat wird die Kondensationswärme im ersten Abschnitt zur Heizfluidseite des LNG-Wärmeübertragers an das LNG geliefert, und außerdem wird mechanische Arbeit ausgekoppelt.As a result, the heat of condensation in the first section to the heating fluid side of the LNG heat exchanger is delivered to the LNG and also mechanical work is decoupled.
Als Arbeitsfluid werden vorteilhaft Fluide verwendet, deren kritische Temperatur größer als die Kondensationstemperatur ist. Die Wärmequelltemperatur der Umgebung darf auch oberhalb der kritischen Temperatur liegen. Außerdem muss die Wahl von Fluides auch die Komponentenverfügbarkeit berücksichtigen.As a working fluid advantageously fluids are used whose critical temperature is greater than the condensation temperature. The heat source temperature of the environment may also be above the critical temperature. In addition, the choice of fluids must also consider the component availability.
Mögliche Arbeitsfluide wären beispielsweise Tetrafluormethan (CF4, auch als Kältemittel R14 bekannt) oder Methan (CH4, auch als Kältemittel R50 bekannt), jedoch ist die Erfindung nicht darauf begrenzt.Possible working fluids would be, for example, tetrafluoromethane (CF 4 , also known as refrigerant R14) or methane (CH 4 , also known as refrigerant R50), but the invention is not limited thereto.
Eine Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung nutzt in einem zweiten Teilschritt der Erfindung Umgebungswärme aus der Luft als Wärmequelle zur Verdampfung und zur Überhitzung des LNG, wobei die Wärme von der Umgebung zur Heizfluidseite in einer vorteilhaften Ausgestaltung mittels eines volatilen Wärmeträgerfluids, z. B. Propan, mit den Zustandsänderungen Kondensation an der Heizfluidseite des LNG-Wärmeübertragers und Verdampfung an der Wärmequelle des Luft-Wärmeübertragers nach dem Prinzip eines Wärmerohres transportiert wird, so dass die Druckunterschiede zum Transport des volatilen Wärmeträgerfluids nur der Überwindung von Strömungswiderständen und geodätischen Drücken innerhalb dieses Teilabschnittes dienen.A device according to the features of the invention uses in a second sub-step of the invention ambient heat from the air as a heat source for evaporation and overheating of the LNG, wherein the heat from the environment to the Heizfluidseite in an advantageous embodiment means a volatile heat transfer fluid, z. As propane, with the state changes condensation on the Heizfluidseite the LNG heat exchanger and evaporation at the heat source of the air-heat exchanger according to the principle of a heat pipe is transported, so that the pressure differences for transporting the volatile heat transfer fluid only overcoming of flow resistance and geodetic pressures within serve this section.
Eine Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung benutzt in einem dritten Teilschritt eine Wärmepumpe, die als linksläufiger Kreisprozess ausgeführt ist, bestehend zumindest aus Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Expansionseinrichtung, wobei der Verdampfer Umgebungswärme aus der Luft bezieht und der Kondensator Wärme an die Heizfluidseite des LNG-Wärmeübertragers liefert.A device according to the features of the invention uses in a third sub-step a heat pump, which is designed as a left-handed cyclic process consisting at least of evaporator, compressor, condenser and expander, wherein the evaporator ambient heat from the air and the capacitor receives heat to the Heizfluidseite the LNG Heat exchanger supplies.
Vorteilhaft nutzen die Vorrichtungsteile im zweiten und dritten Teilschritt gemäß der Erfindung das gleiche Fluid, z. B. Propan.Advantageously, the device parts in the second and third sub-step according to the invention use the same fluid, for. For example propane.
Der zweite und dritte Teilschritt sind vorteilhaft in einem integrierten Teilsystem angeordnet. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt.The second and third substeps are advantageously arranged in an integrated subsystem. The invention is not limited thereto.
Das integrierte Teilsystem beinhaltet damit Wärmerohr und Wärmepumpe.The integrated subsystem thus includes heat pipe and heat pump.
Wärmerohr und Wärmepumpe benutzen das gleiche Arbeits- oder auch Kreislauffluid.The heat pipe and heat pump use the same working or circulating fluid.
Das Teilsystem ist durch einen einzigen Flüssigkeitsbehälter für das Arbeitsfluid und einen einzigen Luftwärmeübertrager, gekennzeichnet. Vom unterem Sumpfteil des Flüssigkeitsbehälters wird flüssiges Kältemittel mittels Umlaufpumpe zum Luft-Wärmeübertrager gefördert wird, um es dort zu verdampfen.The subsystem is characterized by a single liquid container for the working fluid and a single air heat exchanger. From the lower bottom part of the liquid container liquid refrigerant is conveyed by circulation pump to the air-heat exchanger to evaporate there.
Der Dampf gelangt zurück in den Kopfteil des Flüssigkeitsbehälters. Der Kopfteil des Flüssigkeitsbehälters ist einerseits mittels Rohrleitung mit dem Zwischenwärmeübertrager verbunden, wo das Kreislauffluid kondensiert und über den Flüssigkeitsrücklauf wieder in den Flüssigkeitsbehälter gelangt. Der Kopfteil des Flüssigkeitsbehälters ist andererseits mit der Saugleitung des Verdichters verbunden, der das Arbeitsfluid ansaugt und auf einen höheren Druck verdichtet, so dass die Kondensationstemperatur im Nach-Wärmeübertrager hoch genug ist, um das Erdgas wunschgemäß, z. B. auf +2°C zu erhitzen.The steam returns to the top of the liquid container. The head of the liquid container is connected on the one hand by means of pipeline to the intermediate heat exchanger, where the circulating fluid condenses and passes through the liquid return back into the liquid container. The head portion of the liquid container is on the other hand connected to the suction line of the compressor, which sucks the working fluid and compressed to a higher pressure, so that the condensation temperature in the post-heat exchanger is high enough to the natural gas as desired, for. B. to + 2 ° C to heat.
Das Arbeitsfluid wird durch diese Wärmeabgabe verflüssigt. Es läuft über eine Flüssigkeitsleitung und eine geregelte Drosselstelle, zum Beispiel ein Schwimmerventil, auch Hochdruckschwimmer, zurück in den Flüssigkeitsbehälter.The working fluid is liquefied by this heat release. It runs over a liquid line and a regulated throttle point, for example a float valve, also high-pressure float, back into the liquid container.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt zur Wiederverdampfung des LNG ausschließlich Umgebungswärme aus der Luft.The device according to the invention uses only ambient heat from the air for re-evaporation of the LNG.
Dadurch haben die einzelnen Wärmeübertrager je nach Anordnung im System in Bezug auf das zu verdampfende Erdgas unterschiedliche Temperaturdifferenzen, da die Temperatur des zu verdampfenden Erdgases (Wärmesenktemperatur) von –161°C bis zu +2°C reicht.As a result, the individual heat exchangers, depending on the arrangement in the system with respect to the natural gas to be evaporated different temperature differences, since the temperature of the natural gas to be evaporated (heat sink temperature) from -161 ° C to + 2 ° C.
Die Eisbildung aus Feuchtigkeit der Luft wird in bekannten Lösungen in Kauf genommen.The formation of ice from moisture in the air is accepted in known solutions.
In einer vorteilhaften Anordnung der Wärmeübertrager in Abhängigkeit der Wärmesenktemperatur wird Eisbildung an den Wärmeübertragerflächen dadurch vermieden, dass die Erwärmung des Erdgases in Teilabschnitten stufenweise erfolgt und die Wärmeübertrager dementsprechend angeordnet werden.In an advantageous arrangement of the heat exchanger as a function of the heat sink temperature ice formation on the heat exchanger surfaces is avoided in that the heating of the natural gas is carried out in stages in stages and the heat exchanger are arranged accordingly.
An Wärmeübertragerflächen mit Wandtemperaturen an der Luftseite unterhalb von –60°C haftet ausgeschiedene Feuchtigkeit aus der Luft nicht, so dass in diesem Temperaturbereich Abtauen von Eisformationen nicht erforderlich ist.On heat transfer surfaces with wall temperatures on the air side below -60 ° C precipitated moisture from the air does not adhere, so that defrosting of ice formations is not required in this temperature range.
Die Energiebilanz der erfindungsgemäßen Anordnung ist positiv, da Antriebsenergie ausgekoppelt und in ein Netz eingespeist werden kann, ohne dass Erdgas verbrannt werden muss.The energy balance of the arrangement according to the invention is positive, since drive energy can be decoupled and fed into a network without having to burn natural gas.
Der Energiebedarf für den Betrieb der Nebenaggregate, wie zum Beispiel der Speisepumpe und Gebläse für die Wärmeübertrager wird kostenfrei abgedeckt.The energy required for the operation of ancillary equipment, such as the feed pump and blower for the heat exchanger is covered free of charge.
Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt eine positive Energie- und Betriebskostenbilanz.The arrangement according to the invention gives a positive energy and operating cost balance.
Die Erfindung wird an den Beispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by the examples.
Bild 1 zeigt Verdampfung und Überhitzung des LNG in drei Teilschritten.Figure 1 shows evaporation and overheating of the LNG in three steps.
Bild 2 zeigt ein Druck, Enthalpie-Diagramm mit den Zustandsänderungen des Arbeitsfluids für die drei erfindungsgemäßen Teilschritte der Erdgaserwärmung.Figure 2 shows a pressure, enthalpy diagram with the state changes of the working fluid for the three sub-steps of natural gas heating according to the invention.
Bild 3 zeigt ein Druck, Enthalpie-Diagramm mit den Zustandsänderungen des Arbeitsfluids für den rechtsläufigen Kreisprozess mit ProzesstemperaturenFigure 3 shows a pressure, enthalpy diagram with the state changes of the working fluid for the clockwise cycle with process temperatures
Das Bild 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild gemäß der Erfindung. Verdampfung und Überhitzung des flüssigen Erdgases, LNG, werden in drei Teilschritten, im dem rechtsläufigen Dampfkraftprozess
Die drei Teilsysteme der Vorrichtung sind nach den Merkmalen der Erfindung auf der LNG-Seite durch die LNG-Rohrstrecke
Das erste Teilsystem nutzt die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Temperatur des flüssigen Erdgases zur Erzeugung von mechanischer Energie mit Hilfe eines Kraftwerksprozesses.The first subsystem uses the temperature difference between the ambient temperature and the temperature of the liquid natural gas to generate mechanical energy by means of a power plant process.
Das erste Teilsystem, der rechtsläufige Dampfkraftprozess
Auch der LT-Verdampfer
Als Resultat wird die Kondensationswärme im ersten Abschnitt zur Heizfluidseite des LNG-Wärmeübertragers im LT-Kondensator
Das zweite Teilsystem, der Pumpenkreislauf
Der Wärmeübertrager, der MT-Verdampfer
Der Kreislauf ist damit geschlossen.The cycle is closed.
Das dritte Teilsystem, der Wärmepumpenkreislauf
Nach Verflüssigung wird das Arbeitsfluid an der WP-Drosselstelle
In Bild 2 sind die Zustandsänderungen des Arbeitsfluids für die drei erfindungsgemäßen Teilschritte der Erdgaserwärmung von unten nach oben aufgetragen.In Figure 2, the state changes of the working fluid for the three sub-steps of natural gas heating according to the invention are plotted from bottom to top.
Der Dampfkraftprozess ist der rechtsläufige Kreisprozess
Bild 3 zeigt das Druck, Enthalpie-Diagramm für das Arbeitsfluid Methan mit den Zustandsänderungen des Arbeitsfluids für den Dampfkraftkreislauf mit Prozesstemperaturen und Enthalpieänderungen und für das zu erhitzende Erdgas (LNG), deren spezifischer Wärmeinhalt aus Gründen der Vereinfachung dem Arbeitsfluid Methan gleichgesetzt wird.Figure 3 shows the pressure, enthalpy diagram for the working fluid methane with the state changes of the working fluid for the steam cycle with process temperatures and enthalpy changes and for the natural gas to be heated (LNG) whose specific heat content is equated to the working fluid methane for reasons of simplification.
Punkt
Punkt
Der Dampfkraftkreislauf ist für zwei extreme Außentemperaturen dargestellt, die dazu führen, dass das Arbeitsfluid unter bestimmten Bedingungen, die hier nicht weiter erläutert werden, im Verdampfer bis zu –20°C oder bis zu +20°C unter hohem Druck verdampft wird. Die Druckerhöhung
Damit wird die LNG-Enthalpie angehoben und Punkt
Die Energiebilanz der erfindungsgemäßen Anordnung ist positiv, da Antriebsenergie ausgekoppelt und in ein Netz eingespeist werden kann, ohne dass Erdgas verbrannt werden muss.The energy balance of the arrangement according to the invention is positive, since drive energy can be decoupled and fed into a network without having to burn natural gas.
Der Energiebedarf für den Betrieb der Nebenaggregate, wie zum Beispiel der Speisepumpe und Gebläse für die Wärmeübertrager wird kostenfrei abgedeckt.The energy required for the operation of ancillary equipment, such as the feed pump and blower for the heat exchanger is covered free of charge.
Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt eine positive Energie- und Betriebskostenbilanz.The arrangement according to the invention gives a positive energy and operating cost balance.
Außerdem wird die Umwelt durch Stromerzeugung ohne Primärenergieaufwand entlastet.In addition, the environment is relieved by power generation without primary energy.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- rechtsläufiger Dampfkraftprozessright-handed steam power process
- 22
- PumpenkreislaufPump circulation
- 33
- WärmepumpenkreislaufHeat pump cycle
- 44
- LT-VerdampferLT-evaporator
- 55
- Wärmeübertrager, MT-VerdampferHeat exchanger, MT evaporator
- 66
- WP-VerdampferWP-evaporator
- 77
- Turbineturbine
- 88th
- Speisepumpefeed pump
- 99
- LT-KondensatorLT-capacitor
- 1010
- Umlaufpumpecirculating pump
- 1111
- Wärmeübertrager, MT-KondensatorHeat exchanger, MT capacitor
- 1212
- WP-KondensatorWP-capacitor
- 1313
- LNG-RohrstreckeLNG pipe section
- 1414
- WP-VerdichterWP-compressor
- 1515
- WP-DrosselstelleWP-throttle point
- 2121
- rechtsläufiger Kreisprozessright-handed cycle
- 2222
- PumpenkreislaufPump circulation
- 2323
- Wärmepumpenprozessheat pump process
- 3131
- LNG-Erwärmung im ersten TeilschrittLNG heating in the first step
- 3232
- Enthitzungs- und KondensationswärmeDewatering and condensation heat
- 32a32a
- Enthitzungs- und KondensationswärmeDewatering and condensation heat
- 3333
- Expansionsarbeitexpansion work
- 33a33a
- Expansionsarbeitexpansion work
- 3434
- LNG-Enthalpie bei 90 bar und –161°CLNG enthalpy at 90 bar and -161 ° C
- 3535
- LNG-Enthalpie bei 90 bar nach erstem Teilschritt (Außentemperatur –10°C)LNG enthalpy at 90 bar after the first partial step (outside temperature -10 ° C)
- 35a35a
- LNG-Enthalpie bei 90 bar nach erstem Teilschritt (Außentemperatur +30°C)LNG enthalpy at 90 bar after the first partial step (outside temperature + 30 ° C)
- 4444
- LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt bei –20°C DampfeintrittstemperaturLNG enthalpy at turbine exit at -20 ° C steam inlet temperature
- 44a44a
- LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt bei +20°C DampfeintrittstemperaturLNG enthalpy at the turbine outlet at + 20 ° C steam inlet temperature
- 4545
- Isotherme für –20°CIsotherm for -20 ° C
- 45a45a
- Isotherme für +20°CIsotherm for + 20 ° C
- 4646
- Zustandsänderung Enthitzung und KondensationChange of state of desuperheating and condensation
- 46a46a
- Zustandsänderung Enthitzung und KondensationChange of state of desuperheating and condensation
- 4747
- Zustandsänderung Fluid-Entspannung (Expansionsarbeit)Change of state fluid-relaxation (expansion work)
- 47a47a
- Zustandsänderung Fluid-Entspannung (Expansionsarbeit)Change of state fluid-relaxation (expansion work)
- 4848
- Zustandsänderung Fluid-ErwärmungChange of state Fluid heating
- 48a48a
- Zustandsänderung Fluid-ErwärmungChange of state Fluid heating
- 4949
-
Druckerhöhung mittels Speisepumpe
8 Pressure increase by means of a feed pump8th
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010056580 DE102010056580B4 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Arrangement for the evaporation of liquid natural gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010056580 DE102010056580B4 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Arrangement for the evaporation of liquid natural gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010056580A1 DE102010056580A1 (en) | 2012-07-05 |
DE102010056580B4 true DE102010056580B4 (en) | 2013-04-11 |
Family
ID=46509218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201010056580 Expired - Fee Related DE102010056580B4 (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Arrangement for the evaporation of liquid natural gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010056580B4 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3018634A (en) * | 1958-04-11 | 1962-01-30 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for vaporizing liquefied gases and obtaining power |
US3992891A (en) * | 1974-02-16 | 1976-11-23 | Linde Aktiengesellschaft | Process for recovering energy from liquefied gases |
US4231226A (en) * | 1975-05-28 | 1980-11-04 | Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft | Method and apparatus for vaporizing liquid natural gases |
US4716737A (en) * | 1986-03-20 | 1988-01-05 | Sulzer Brothers Limited | Apparatus and process for vaporizing a liquified hydrocarbon |
US20010008073A1 (en) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Finn Adrian Joseph | Hydrocarbon separation process and apparatus |
US6945049B2 (en) * | 2002-10-04 | 2005-09-20 | Hamworthy Kse A.S. | Regasification system and method |
-
2010
- 2010-12-30 DE DE201010056580 patent/DE102010056580B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3018634A (en) * | 1958-04-11 | 1962-01-30 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for vaporizing liquefied gases and obtaining power |
US3992891A (en) * | 1974-02-16 | 1976-11-23 | Linde Aktiengesellschaft | Process for recovering energy from liquefied gases |
US4231226A (en) * | 1975-05-28 | 1980-11-04 | Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft | Method and apparatus for vaporizing liquid natural gases |
US4716737A (en) * | 1986-03-20 | 1988-01-05 | Sulzer Brothers Limited | Apparatus and process for vaporizing a liquified hydrocarbon |
US20010008073A1 (en) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Finn Adrian Joseph | Hydrocarbon separation process and apparatus |
US6945049B2 (en) * | 2002-10-04 | 2005-09-20 | Hamworthy Kse A.S. | Regasification system and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010056580A1 (en) | 2012-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112015001443B4 (en) | Waste heat recovery system, equipped with this gas turbine system, waste heat recovery process and installation process for the waste heat recovery system | |
DE112016001240B4 (en) | INLET AIR COOLING METHOD, INLET AIR COOLING DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD, AND WASTE HEAT RECOVERY DEVICE AND GAS TURBINE PLANT EACH COMPRISING THE INLET AIR COOLING DEVICE | |
EP2059104A2 (en) | Cooling device for a computer system | |
DE10138255A1 (en) | Arrangement for cascade refrigeration system | |
CN102650235A (en) | Gas turbine intercooler with tri-lateral flash cycle | |
Pattanayak et al. | Liquefied natural gas re-gasification cold energy hybrid system integration in gas-steam combined cycle power plant model: Enhancement in power generation and performance | |
EP2867599A2 (en) | Process and apparatus for generating electric energy | |
AT510809A1 (en) | DEVICE FOR WASTE USE | |
DE102006008600A1 (en) | Method for operating of heat-powered unit by means of fluid medium conveyed in pressurised unit | |
EP3685094A1 (en) | Lng regasification | |
DE102012110579B4 (en) | Plant and process for generating process steam | |
DE102010056586A1 (en) | Arrangement for vaporizing liquefied natural gas (LNG) for feeding vaporized natural gas in pipeline, has condenser that removes heat of condensation from working fluid at ambient temperature and LNG temperature, to LNG | |
DE102010056580B4 (en) | Arrangement for the evaporation of liquid natural gas | |
DE102008027825A1 (en) | Water vapor producing method for use in e.g. food industry, involves reducing pressure of water in gaseous phase, selecting pressure values as low values and compressing produced water vapor | |
DE10260444B4 (en) | Environmental thermal power plant | |
DE102016106733A1 (en) | Method and installation for energy conversion of pressure energy into electrical energy | |
DE102009016775A1 (en) | Method and device for generating water vapor at a high temperature level | |
DE2751642C3 (en) | Process for converting a low-boiling liquid, in particular natural gas or methane under atmospheric pressure, into the gaseous state with subsequent heating | |
AT511823B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING COLD AND / OR USE HEAT AND MECHANICAL OR BZW. ELECTRICAL ENERGY BY MEANS OF AN ABSORPTION CIRCUIT | |
EP3775506B1 (en) | Power plant with natural gas re-gasification | |
DE102010056585A1 (en) | Liquefied arrangement used as subsystem for increasing temperature of liquefied natural gas (LNG), has inlet for power plant process which is open, and output for LNG is connected to piping system representing flow from plant process | |
WO2014063810A2 (en) | Device for converting thermal energy into mechanical energy and motor vehicle comprising a device of this type | |
WO2013060447A1 (en) | Waste heat recovery device | |
DE202012007723U1 (en) | Device for optimizing the internal efficiency of an Organic Rankine process by means of a recuperator intermediate circuit | |
DE102013001478B4 (en) | Method for operating a low-temperature power plant, and low-temperature power plant itself |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130712 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEDERLE-HOFFMEISTER, STEFAN, DIPL.-PHYS. UNIV., DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |